نور سنجی

گرچه دوربینهای ویدئویی امروزی همگی به نور سنجهای داخلی خودکار مجهزند اما جهت کار دقیقتر با دوربینهای حرفه ای نیاز به شناخت نور سنجهای مجزا است تا بتوان بطور دستی نیز نور موجود در صحنه را اندازه گیری کرد و دیافراگم مناسب را بدست آورد.

بدین منظور چشم انسان عضو دریافت حسی بسیار قابل انعطافی است که با تغییر اندازه مردمک و تنظیم کیفیت واکنش عناصر حساس شبکیه در برابر نور، می تواند خود را با درجات بسیار متغیری از شدت روشنایی تطبیق دهد، مهمتر اینکه چشم این وظایف را بطور مداوم و خودکار انجام می دهد. این استعداد با ارزش انسانی از نظر فیلمبرداری یا تصویر برداری یک مشکل واقعی است، بدین معنی که چون شرایط نوری ممکن است خیلی بیشتر از آنچه که بیننده متوجه است تغییر کند، چشم غیر مسلح وسیله ای غیر قابل اعتماد برای سنجش شدت روشنایی است.

نورسنجها (Light meter)  وسایلی هستند که به منظور سنجش نور از چنین موقعیتهایی طرح و ساخته شده اند، نور سنج حذفی، نور سنج مقایسه ای و نور سنج فتو الکتریک نورسنجهایی هستند که بیشتر از سایر نورسنجها به کار برده می شوند.

به خاطر رایج بودن نورسنجهای فتوالکتریک به بررسی این نور سنج خواهیم پرداخت.

نورسنجهای فتو الکتریک

امروزه بیشتر نورسنجها از نوع فتو الکتریک هستند. این نورسنجها بر اساس این پدیده ساخته شده اند که بعضی از اجسام در برابر تابش نور، نیروی الکتریکی تولید می کنند و یا میزان مقاومت الکتریکی آنها تغییر می کند. معلوم شده است که نسبت بین شدت نیروی الکتریکی ایجادشده یا مقدار تغییر مقاومت الکتریکی با مقدار نوری که روی سلول فتو الکتریک می تابد به اندازة کافی خطی هست که اندازه گیری دقیق و راحت نور را ممکن سازد.

انواع سلولهای فتوالکتریک

سلولهــای فتو الکتریک مــورد استفاده در نــورسنجها اساساً بر دو نوعند. سلولهای فتوولتا(photo woltic)کــه نور مستقیماً به جــریان الکتریکی تبدیل می کند و سلول فتوکانداکتیو(photo conductive)که مقاومت الکتریکی شان متناسب با مقدار نوری که بر آنها می تابد، تغییر می کند.

سلولهای فتو ولتا

نورسنجهایی که از این نوع سلول استفاده می کنند معمولاً با همان نیروی برقی که بر اثر تابش نور ایجاد می شود ، کار می کنند و از این نظر به باطری یا سایر منابع خارجی برق احتیاج ندارند. مادة حساس در برابر نور می‌تواند اکسید مس باشد اما معمولاً سلنیوم را بر آن ترجیح می دهند . این مادة نیمه هادی روی یک پایه فلزی سوار می‌شود و قسمت بالای آن با یک لایه نازک و نیمه شفاف فلزی از پلاتین یا طلا پوشانده می شود، نوری که روی سلول می افتد اختلافی در پتانسیل الکتریکی ماده نیمه هادی و پوشش فلزی ایجاد می کند که می توان مقدار آن را با اتصال یک میکروآمپر بطور سری با دو عنصر مزبور اندازه‌گیری کرد. ورقه فلزی زیرین صرفاً کار یک پایه را انجام می دهد.

جریان برقی که این نوع سلولها ایجاد می کنند، برای بیشتر نورسنجها بخصوص آنها که برای اندازه‌گیری نور مسقتیم طرح شده اند کافی است. این سلول، ساختمانی ساده و محکم دارد و کار آن دقیق و قابل اعتماد است. جریانهای خیلی شدید برق ممکن است به این نوع سلول آسیب برساند، از این نظر توصیه می شود که مدار اندازه گیری ، مقاومت داخلی کافی برای تحمل شدیدترین جریانهای پیش بینی شده داشته باشد و ضمناً نور سنج در معرض تابش نور شدید آفتاب قرار نگیرد. درجات حرارت زیاد نیز به این نوع سلول آسیب می‌رساند.

عیب عمده نورسنجهایی که با سلنیوم کار می کند،‌ عدم حساسیت آنها در برابر نورهای ضعیف است که قابلیت استفاده آنها را برای اندازه گیری نور انعکاسی و کار با دوربینهای با لامپ غیر حساس ، محدود می‌سازد برای جبران این نارسایی گاهی تقویت کننده نور  و یا یک سلول فتوکانداکتیو به نور سنج اضافه می شود از اقدامات دیگری که می توان برای این منظور انجام داد، انتخاب سلول بزرگتر، استفاده از میکروآمپر حساستر و افزایش زاویه پذیرش نور نورسنج است، اما هیچکدام از این اقدامات کاملاً رضایت بخش نیست. از این نظر برای بسیار از موقعیتها استفاده از دستگاههای مجهز به سلول فتوکانداکتیو رایجتر است.

سلولهای فتوکانداکتیو

در این نوع سلولها بیشتر از سولفور کادمیم (Cds)استفاده می شود. سولفورکادمیم که در حالت عادی یک ماده عایق است وقتی با عناصر دیگر مخلوط شود بصورت یک نیمه هادی در می آید که درجه مقاومت آن متناسب با شدت نوری که به آن بتابد، کاهش می یابد. نیروی برق مورد نیاز توسط یک باطری متصل به مداری که یک دستگاه مقاومت و یک میکروآمپر نیز به آن پیوسته است،‌تأمین می گردد. در این نوع سلولها بیشتر باطریهای جیوه ای (که بازده ولتاژ آنها در تمام طول عمر باطری ، یکسان است) بکار برده می شود.

شیوه های سنجش نور

اساساً دو شیوه برای سنجش نور وجود دارد: یکی روش نور مستقیم(Incident Light)است که مقدار نور تابیده شده به موضوع را بدون توجه به اینکه سطح آن روشن است یا تاریک، براق است یا تیره ، اندازه می گیرد. در اصطلاح نور سنجی گفته می شود که نورسنجهای مستقیم، «روشنایی»را اندازه می‌گیرند و مقدار آن را هم اغلب بر حسب فوت کندل یا لوکس می دهند. روش دیگر نور انعکاسی (Reflection)است که مقدار نور بازتابینده از موضوع به محل دوربین را اندازه می گیرد. در اصطلاح نور سنجی به نوری که نور سنج انعکاسی اندازه می گیرد. «درخشندگی» صحنه می گویند که مقدار آن - بخاطر جذب قسمتی از نور توسط موضوع و انعکاس قسمتی دیگر از نور در جهاتی غیر از دوربین ـ از روشنایی صحنه کمتر است.

نورسنجهای مستقیم روشنایی صحنه را یکجا و یا بطور جداگانه اندازه میگیرد. برای هر یک از دو روش اندازه‌گیری فوق یک نوع خاص «نورگیر» ساخته می شود.